Por que a grama é verde? Conheça melhor a fotossíntese

“POR QUE a grama é verde?” Talvez quando criança você tenha feito essa pergunta. Ficou satisfeito com a resposta? Perguntas de criança, como essa, podem ser muito profundas. Podem nos fazer examinar mais detidamente coisas cotidianas, às quais nem damos muita atenção, e revelar maravilhas ocultas que nunca suspeitamos existirem.

Para entender por que a grama é verde, imagine algo que pode parecer não ter nada a ver com a grama. Tente imaginar a fábrica ideal. A fábrica ideal teria de ser silenciosa e bonita, não é verdade? Em vez de poluir, seu funcionamento teria de melhorar o meio ambiente. É claro que teria de produzir algo útil, de fato, vital, para todos. Essa fábrica deveria ser movida a energia solar, não acha? Desse modo, não precisaria estar ligada a cabos elétricos ou receber carregamentos de carvão ou óleo combustível para funcionar.

Sem dúvida, a fábrica ideal, movida a energia solar, teria de usar painéis solares muito melhores do que os fornecidos pela tecnologia atual. Esses teriam de ser muito eficientes, de baixo custo e não-poluentes, tanto na fabricação como no uso. Mesmo utilizando a tecnologia mais avançada imaginável, a fábrica ideal não poderia estragar a paisagem, nem apresentar defeitos e paralisações inesperadas e tampouco necessitar dos infindáveis ajustes que parecem característicos da tecnologia de ponta atual. Seria de esperar que a fábrica ideal fosse totalmente automática, não requerendo qualquer intervenção humana para funcionar. Deveras, ela seria auto-regeneradora, auto-sustentável e até mesmo autoduplicável.

Será que a fábrica ideal é só ficção científica, um castelo no ar? Não, pois a fábrica ideal é tão real quanto a grama sob seus pés. Na verdade, ela é a grama sob seus pés, bem como a samambaia no seu escritório e a árvore do lado de fora de sua janela. Na realidade, a fábrica ideal é qualquer planta verde. Usando a luz do Sol como combustível, as plantas verdes utilizam o dióxido de carbono, a água e os minerais para produzir alimento, direta ou indiretamente, para quase todas as formas de vida na Terra. Durante esse processo, elas renovam o ar atmosférico, absorvendo dióxido de carbono e liberando oxigênio puro.

Ao todo, as plantas verdes da Terra produzem de 150 a 400 bilhões de toneladas de açúcar por ano, muito mais do que a produção conjunta de todas as indústrias siderúrgicas, automobilísticas e aeroespaciais do mundo. Fazem isso usando a energia do Sol para separar átomos de hidrogênio das moléculas de água, ligando-os a moléculas de dióxido de carbono do ar e transformando o dióxido de carbono num carboidrato, conhecido como açúcar. Esse processo notável é chamado de fotossíntese. As plantas podem então usar suas novas moléculas de açúcar para produzir energia ou combiná-las para formar amido, que armazenam como alimento; ou celulose, o material resistente e fibroso que compõe a fibra vegetal. Imagine só! Enquanto crescia, esta enorme sequóia, que hoje tem mais de 90 metros de altura, foi feita basicamente de ar, uma molécula de dióxido de carbono e uma molécula de água por vez, em incontáveis milhões de ‘linhas de montagem’ microscópicas chamadas cloroplastos. Mas como?

Uma olhada no mecanismo da fotossíntese

Fazer uma sequóia a partir do ar (mais água e alguns minerais) é realmente fantástico, mas não é mágica. É o resultado de projeto inteligente e tecnologia muito mais sofisticada do que aquela que o homem tem. Pouco a pouco, os cientistas estão erguendo a tampa da “caixa preta” da fotossíntese para admirar os processos bioquímicos supersofisticados que ocorrem sob ela. Vamos dar uma espiada junto com eles no mecanismo responsável por quase toda a vida na Terra. Talvez comecemos a obter uma resposta para nossa pergunta: “Por que a grama é verde?”

Vamos pegar um bom microscópio e examinar uma folha comum. A olho nu, a folha inteira parece verde, mas isso é uma ilusão. As células isoladas da planta, vistas através do microscópio, não são lá tão verdes assim. São, de modo geral, transparentes, mas cada uma delas contém uns 50 a 100 pontinhos verdes. São os cloroplastos, onde se encontra a clorofila, uma substância verde e sensível à luz, e onde ocorre a fotossíntese. O que acontece dentro dos cloroplastos?

O cloroplasto é semelhante a um saquinho com bolsinhas achatadas, menores ainda, dentro dele, chamadas de tilacóides. Finalmente, localizamos o verde da grama. As moléculas verdes de clorofila estão coladas na superfície dos tilacóides, não ao acaso, mas em conjuntos cuidadosamente organizados, chamados fotossistemas. Na maioria das plantas verdes, há dois tipos de fotossistemas, conhecidos como FS I (fotossistema I) e FS II (fotossistema II). Os fotossistemas são como equipes de produção especializadas duma fábrica, cada um cuidando de etapas específicas da fotossíntese.

“Resíduos” que não são desperdiçados

À medida que a luz do Sol atinge a superfície do tilacóide, os conjuntos FS II de moléculas de clorofila, conhecidos como complexos antena, estão à espera para captá-la. Essas moléculas interessam-se especialmente em absorver a luz vermelha de um comprimento de onda específico. Em lugares diferentes do tilacóide, os conjuntos FS I estão à espreita da luz que tem um comprimento de onda um pouco maior. Enquanto isso, a clorofila e outras moléculas, como os carotenóides, estão absorvendo a luz azul e violeta.

Assim, por que a grama é verde? De todos os comprimentos de onda que atingem as plantas, só a luz verde não lhes é útil, de modo que ela é refletida para nossos olhos e câmeras. Pense nisso: o verde delicado da primavera, bem como o verde-esmeralda do verão, resultam de comprimentos de onda que as plantas não precisam, mas que nós apreciamos muito! Enquanto as fábricas dos homens geram poluição e sujeira, as plantas produzem “resíduos”, em forma de luz, que de modo algum são desperdiçados. Isso fica claro quando observamos campinas ou florestas bonitas que nos revigoram a alma com a agradável cor da vida.

Voltemos ao cloroplasto. No conjunto FS II, a energia da porção vermelha da luz do Sol é transferida para elétrons nas moléculas de clorofila até que finalmente um deles fica tão energizado, ou “excitado”, que pula do conjunto para os “braços” duma molécula transportadora que está à espera na membrana do tilacóide. Como uma bailarina que é passada de um parceiro para outro, o elétron é passado de uma molécula transportadora para outra e gradualmente perde energia. Quando sua energia fica suficientemente baixa, pode ser usado para substituir com segurança um elétron que falta no outro fotossistema, o FS I. — Veja o diagrama 1.

Enquanto isso, no conjunto FS II está faltando um elétron, o que o torna carregado positivamente e faminto por um elétron para substituir o que ele perdeu. Como um homem que acaba de descobrir que lhe bateram a carteira, a área do FS II conhecida como complexo de liberação de oxigênio fica agitada. Onde encontrará um elétron? Ah-ah! Uma infeliz molécula de água está passando por perto. Ela logo terá uma surpresa desagradável.

Decompondo moléculas de água

Uma molécula de água consiste em um átomo relativamente grande de oxigênio e dois átomos menores de hidrogênio. O complexo de liberação de oxigênio do FS II contém quatro íons do metal manganês os quais tiram os elétrons dos átomos de hidrogênio da molécula de água. O resultado é que ela é partida em dois íons positivos de hidrogênio (prótons), um átomo de oxigênio e dois elétrons. À medida que mais moléculas de água são quebradas, os átomos de oxigênio se juntam aos pares formando moléculas do gás oxigênio, que a planta devolve ao ar, para o nosso uso. Os íons de hidrogênio começam a se acumular dentro do tilacóide, onde podem ser usados pela planta, e os elétrons são usados para substituir elétrons que faltam no conjunto FS II, que está pronto para repetir o ciclo muitas vezes por segundo. — Veja o diagrama 2.

Dentro do tilacóide superlotado, os íons de hidrogênio procuram uma saída. Além dos dois íons de hidrogênio que são acrescentados toda vez que uma molécula de água é partida, outros são atraídos para dentro do tilacóide pelos elétrons do FS II à medida que eles passam para o conjunto FS I. Logo, os íons de hidrogênio ficam alvoroçados como abelhas furiosas numa colméia superlotada. Como conseguem sair?

Acontece que o brilhante Projetista da fotossíntese providenciou uma “porta giratória” de uma só saída, na forma de uma enzima especial usada para fazer um combustível celular muito importante, chamado ATP (trifosfato de adenosina). Quando os íons de hidrogênio forçam a saída pela “porta giratória”, fornecem a energia necessária para recarregar as moléculas de ATP gastas. (Veja o diagrama 3.) As moléculas de ATP são como minúsculas baterias celulares. Fornecem pequenas explosões de energia no interior da célula para todo tipo de reação que ocorre ali. Mais tarde, essas moléculas de ATP serão necessárias na linha de montagem fotossintética de açúcar.

Além do ATP, outra molécula pequena é vital para a síntese do açúcar. É chamada de NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato). As moléculas de NADP são como pequenos caminhões de entrega, cada uma delas levando um átomo de hidrogênio para uma enzima que o aguarda e que precisa dele para fabricar uma molécula de açúcar. O trabalho do conjunto FS I é fazer NADP. Enquanto um fotossistema (FS II) está ocupado despedaçando moléculas de água e usando-as para criar ATP, o outro (FS I) absorve luz e manda elétrons que são eventualmente usados para criar NADP. Tanto as moléculas de ATP quanto as de NADP são armazenadas no espaço fora do tilacóide para uso futuro na linha de montagem do açúcar.

O turno da noite

Ao passo que bilhões de toneladas de açúcar são fabricadas anualmente pela fotossíntese, na verdade não são as reações acionadas pela luz que o produzem. Tudo o que elas fazem é ATP (as “baterias”) e NADP (os “caminhões de entrega”). Daí em diante, as enzimas no estroma, o espaço fora dos tilacóides, usam o ATP e o NADP para fazer açúcar. De fato, a planta pode fabricar açúcar mesmo em escuridão total! Podem-se comparar os cloroplastos com uma fábrica que tem duas equipes (FS I e FS II) dentro dos tilacóides, fazendo baterias e caminhões de entrega (ATP e NADP), os quais serão usados por uma terceira equipe (enzimas especiais), no estroma. (Veja o diagrama 4.) Essa terceira equipe produz açúcar ligando átomos de hidrogênio e moléculas de dióxido de carbono seguindo uma seqüência exata de reações químicas, auxiliada pelas enzimas no estroma. As três equipes podem trabalhar durante o dia, e a equipe que fabrica o açúcar também trabalha à noite, pelo menos até acabarem as reservas de ATP e NADP produzidas no turno do dia.

Pode-se imaginar o estroma como uma espécie de agência matrimonial celular, cheia de átomos e moléculas que precisam se “casar”, mas que nunca tomarão a iniciativa por conta própria. Certas enzimas são como agentes matrimoniais pequenos e agressivos.a São moléculas de proteína com formatos especiais, o que lhes permite capturar apenas os átomos ou moléculas certos para uma reação específica. Mas as enzimas não se satisfazem apenas em apresentar um futuro “cônjuge” molecular ao outro. Elas só se contentam quando presenciam o “casamento”, de modo que agarram o futuro “casal” e põem os “noivos” relutantes em contato direto um com o outro, forçando o “matrimônio” bioquímico. Depois da “cerimônia”, as enzimas liberam a nova molécula e repetem o processo vez após vez. No estroma, as enzimas repassam as moléculas de açúcar parcialmente prontas a uma velocidade incrível, reagrupando-as, energizando-as com ATP, acrescentando dióxido de carbono, ligando-as a hidrogênio e, finalmente, liberando um açúcar de três carbonos. Esse será adicionalmente modificado em outras partes da célula e transformado em glicose e em muitas variações. — Veja o diagrama 5.

Por que a grama é verde?

A fotossíntese é muito mais do que uma mera reação química básica. É uma sinfonia bioquímica de impressionante complexidade e requinte. O livro Life Processes of Plants (Processos Vitais das Plantas) explica isso da seguinte maneira: “A fotossíntese é um processo notável, altamente organizado, de aproveitamento da energia dos fótons solares. A estrutura complexa da planta e os controles bioquímicos e genéticos incrivelmente intricados que regulam a atividade fotossintética podem ser encarados como aprimoramentos do processo básico de capturar fótons e converter sua energia em energia química.”

Em outras palavras, ao descobrirmos por que a grama é verde, ficamos maravilhados com um projeto e tecnologia muito superiores a qualquer coisa que a humanidade tenha inventado: “máquinas” auto-reguladoras, auto-suficientes e submicroscópicas que operam a milhares, ou mesmo milhões, de ciclos por segundo (sem barulho, sem poluição e sem estragar a paisagem), transformando a luz do Sol em açúcar. Para nós, é uma oportunidade de ter um vislumbre da mente do projetista e engenheiro por excelência: nosso Criador, Jeová Deus. Pense sobre isso da próxima vez que você admirar uma das fábricas ideais, belas e sustentadoras da vida, que Jeová criou, ou da próxima vez que você simplesmente caminhar sobre um bonito gramado verde.

[Nota(s) de rodapé]

[Diagrama na página 20]

(Veja a publicação)

Diagrama 1

[Diagrama na página 20]

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Diagrama 2

[Diagrama na página 21]

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Diagrama 3

[Diagrama na página 21]

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Diagrama 4

[Diagrama na página 22]

(Veja a publicação)

Diagrama 5

[Foto na página 19]

Como a fotossíntese fez essa árvore crescer?

[Crédito da foto na página 18]

Destaque: Colorpix, Godo-Foto